谈智能分享充电控制系统的设计和实现.docx

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1、谈智能分享充电控制系统的设计和实现摘要：针对传统电瓶车充电桩存在的分享效率低、充电过度及充电经过中容易被恶意铲除盗用等问题，设计研发了一款智能分享充电控制系统以单片机为核心控制单元，实时监测充电经过中的电流信号，通过对电流状态及变化的判定实现对充电进程、正常终止和异常终止的状态识别，并利用模块实现系统和用户之间的信息交互结果表明：系统能够有效识别充电的进程和状态，系统与用户之间信息查询和控制顺畅、高效，实现了充电系统的智能化，并通过权限控制最大限度地降低了充电经过中被铲除盗用的可能性，同时大大提高了充电系统的分享效率关键词：智能分享；充电控制；电流检测；信息交互随着人们生活水平的提高，电瓶车逐

2、步取代了传统的人力自行车电瓶车轻便、省力，因此成为很多学生在校园中首选的日常交通工具为了知足广大校园用户的充电需求，校园内设置了大量的充电桩，但在使用经过中发现很多问题，以浙江师范大学为例，目前的充电桩采用刷卡定时充电方式，实际仅提供一个沟通电插座，定额扣费，一次充电时间固定，功能单一，分享效率低归纳起来主要问题有：充电时间固定，不能根据实际情况改变充电时间；充电经过中容易被别人铲除盗用；缺少信息交互，用户无法实时了解充电进程文献设计了一款针对校园电瓶车的智能充电控制系统，能够调整充电电压和电流，充电结束后能通过蓝牙提醒用户，但并未实现对充电经过的实时监测，未能防止或降低中途被铲除的可能性，蓝

3、牙通信有效距离过短，不利于远距离的信息交互针对校园电瓶车充电中的实际问题，笔者设计了一款智能分享充电控制系统，将传统充电桩与充电器整合在一起，增加智能控制模块，以实现对充电经过的实时监测，并通过模块实现与用户之间的信息互动，真正实现智能化充电，并大大提高公共充电装置的分享效率设计原理本文设计的智能分享充电控制系统将通用充电器包含在内，智能控制基于对充电经过中充电电流的实时监测为了把握充电经过中的电流变化数据，笔者实际测量了一个充电周期中电压与电流随时间的变化关系，如图所示充电经过电压信号虽有波动，但基本保持稳定；然而电流信号会随着充电经过的进行而逐步减小，充电完成后趋于稳定的一个小电流值约为因

4、此充电经过的电流值能够作为充电进程的指示信号，通过对电流信号进行监测能够估算充电的进度，同时作为状态判定的根据，电流稳定为即为正常终止状态，而假如电流值霎时降为，那么可断定为异常终止状态，即在充电经过中被人为铲除。充电控制器要实现的功能要点：当电流从大电流逐步降低到小电流的稳定变化时，充电状态正常，继电器闭合持续充电，别人无法刷卡干扰；稳定在小电流约时为正常终止，充电结束后继电器断开，发短信至用户提醒，同时释放权限，供下一用户使用；若中途将充电器铲除，电流会霎时降到，即为异常终止，继电器断开，并向当前用户发短信警报异常状态时，充电器功能权限被锁定，其他用户无法使用，只要当前用户或管理员方可重新

5、激活使用，进而最大限度地降低被中途铲除盗用的可能性；在充电经过中用户能够主动发短信查询状态，系统将当前电量的百分比和剩余时间发送到用户手机系统构造和控制流程充电控制系统构造智能分享充电控制系统的模块构造如图所示图中，主芯片采用单片机，单片机有开源的硬件资源和软件库函数，硬件连接和软件编程相对容易，与常用模块间的接口有库函数供调用刷卡模块采用基于射频识别技术的，通过无线电信号识别特定目的并读写相关数据；短信模块采用，单片机通过串行口控制模块实现与用户间的短信互动；显示模块采用，为行点阵的单色、字符和图形显示模块，具有位并行数据接口，可与直接相连；电流检测模块采用，检测电流范围为，输出电压与检测电

6、流的对应关系如图所示，电源电压为、温度为时，电压与电流的关系式为，精度为充电控制工作流程充电控制工作流程如图所示用户初次刷卡时系统将自动记录并保存用户卡的信息及绑定的手机号码电瓶车充电正常结束时，系统发送充电完成短信到用户手机。若在充电经过中被别人铲除，在铲除的一霎时系统将停止输出供电，并锁定权限，其他用户无法使用此系统进行充电，只要当前用户本人或管理员的卡才能再次开启系统，同时系统给用户发出一条短信，通知用户充电被中断，请及时处理并重新充电，或联络管理员继续充电在充电经过中，用户能够主动发短信查询充电状态，系统接到短信后将当前充电状态信息以短信方式反应给用户，反应信息包括当前充电进度完成的百

7、分比及估算的剩余时间结果分析设计完成的智能分享充电控制系统样机如图所示图中，封装内下层为电瓶车充电器，上层为由各模块组成的智能控制系统表所示为一个充电周期的测试结果，包括在不同充电状态下的充电电流、显示内容、继电器状态及短信交互内容记录结果显示，系统能够实时有效检测到充电电流信号，并能根据电流信号的状态和变化来决定继电器的状态；系统能与用户之间进行准确有效的短信交互，不同状态下用户收到的短信内容如图所示测试结果表明，该系统能够实现智能分享充电控制系统的各项功能要求本文设计并实现了一款智能分享型充电控制系统，通过实时监测充电电流来判定充电状态，并通过短信方式与用户之间实现信息互动，在正常结束和异常终止时通过短信提醒用户，用户亦可主动发送短信获取当前的充电状态信息，实现了充电控制智能化该系统将充电器集成于一体，并能在正常充电结束时及时释放权限，大大提高了分享的效率而在异常终止时系统自动锁定，其他用户无法充电，进而从行为动机层面最大限度地降低了正常充电经过中被铲除盗用的可能性近年来，校园智能充电系统的应用需求量大幅度地增长，在分享经济不断发展的时代背景下，智能分享充电桩的建设速度仍会不断加快，本文的研发成果有望得到更好的应用和推广